EP0873386A1 - Procede de traitement de la surface metallique d'une tole - Google Patents
Procede de traitement de la surface metallique d'une toleInfo
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- EP0873386A1 EP0873386A1 EP96942385A EP96942385A EP0873386A1 EP 0873386 A1 EP0873386 A1 EP 0873386A1 EP 96942385 A EP96942385 A EP 96942385A EP 96942385 A EP96942385 A EP 96942385A EP 0873386 A1 EP0873386 A1 EP 0873386A1
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Definitions
- the invention relates to a method for treating the metal surface of a sheet, in particular a steel sheet, intended for preparing said sheet for stamping and / or for protecting it against corrosion, in which a aqueous solution of treatment product on said surface, said surface is dried, then at least one oiling operation is carried out on said surface
- Patent EP 0 489 105 B1 describes a process of this type in which the treatment product comprises an water-soluble salt of an alkali metal, in particular potassium phosphate
- a potassium phosphate solution is therefore applied to its surface, then the applied solution is dried, the application and drying conditions are adapted to obtain a phosphate deposit of surface density between 5 to 40 mg / m2 Then, after this deposit, at least one oiling operation is carried out on the surface (covered with this deposit)
- the sheet thus treated is then ready to enter the forming tool (for example a stamping press).
- this surface treatment phosphating and oiling
- this surface treatment must be performed on a clean metal surface, and it is sometimes necessary to clean the surface of the sheet before applying the treatment solution
- the preparation of a sheet for stamping comprises at least two operations, one of depositing a treatment product ( phosphate), the other of oiling
- the sheets After storage, the sheets can therefore be stamped, generally by means of a second oiling, or re-oiling of lubrication.
- the object of the invention is to limit these drawbacks while proposing a surface treatment which offers both good corrosion resistance and good lubrication, even with a single oiling operation.
- the subject of the invention is a method of treating the metal surface of a sheet, in particular of a steel sheet, intended to prepare said sheet for stamping and / or to protect it against corrosion, in which apply an aqueous solution of treatment product to said surface, dry said surface, then perform at least one operation of oiling said surface, characterized in that
- the treatment product contains polyethoxylates of one or more lanolin derivatives, said derivatives being sterols or fatty alcohol esters, the drying conditions are adapted to obtain a deposition in the dry state of the product of treatment on said surface, said deposit being considered to be in the dry state if it no longer contains or almost no more water of composition, - And at least one oiling operation is carried out by applying a non-water-soluble oil to said deposit, always in the dry state.
- Lanolin is a fatty substance of animal origin.
- the grease itself comes from washing sheep's wool; suintin is usually considered as a wax mainly comprising esters of fatty alcohols of the cholesterol, isocholesterol and lanosterol type combined with saturated fatty acids having a number of carbon atoms greater than 23.
- non-water-soluble oil means a homogeneous oily phase as opposed, in particular, to aqueous oil in water emulsions.
- Said lanolin derivatives are chosen from fatty alcohols such as lanosterol, cholesterol, isocholesterol and fatty acids and esters derived from lanolin.
- polyethoxylates correspond to the general formula DO- (CH2- CH2-O) n -H, n is between 30 and 150, and is preferably equal to approximately 75 or n is chosen so that said polyethoxylates have a balance hydrophilic-lipophilic (commonly called HLB) at least 14 (on a scale between 0.1 and 20).
- HLB hydrophilic-lipophilic
- aqueous solution of treatment product contains at least one sequestering agent with respect to iron ions.
- HLB Hydrophilic Lipophilic Balance
- the subject of the invention is also a sheet, in particular a steel sheet, treated according to the invention, characterized in that its metal surface is coated with two superimposed and distinct layers, an intermediate layer containing said treatment product and a layer oil surface.
- the thickness of said intermediate layer is less than 1 ⁇ m and its surface density is greater than 100 mg / m2.
- the subject of the invention is also a method of stamping a metal sheet, in particular of steel, in which said sheet is prepared by a process according to the invention and then, strictly speaking, said sheet is pressed to shape it, characterized in that: - a single so-called oiling operation is carried out before shaping,
- the time interval separating said single oiling operation from the actual drawing operation is greater than one day.
- This time interval corresponds to a storage period during which the sheet treated according to the invention is effectively protected against corrosion by the double layer of treatment product and oil; it is this same double layer which is used to lubricate the sheet metal-stamping tool interface during the forming operation at the end of the storage period.
- said time interval - or storage period of the treated sheet - is greater than one month.
- FIGS 1 to 3 represent curves A, B, C of results of tribological tests for different test pieces, with, on the ordinate the coefficient of friction k (from 0 to 0.3), and on the abscissa, the clamping force F s (expressed in decaNewton - daN - from 200 to 2000 daN in intervals of 360 daN) for Figures 1 and 3 or the friction stroke D (expressed in mm - from 0 to 180 mm) for Figure 2.
- FIGS 4, 5 and 6 show, each for a type of test piece, the results of tribological tests immediately after treatment (A) and 30 days after treatment (B), with, on the ordinate, the coefficient of friction k (of 0 to 0.3), and on the abscissa, the clamping force F s (expressed in decaNewton - daN - from 200 to 2000 daN).
- - Figure 8 shows the results of tribological tests on steel specimens treated according to the invention for different surface densities of prior deposition of ethoxylate (curves A to D), with, on the ordinate, the coefficient of friction k (of 0 to 0.3) and, on the abscissa, the clamping force F s (expressed in decaNewton - daN - from 200 to 2000 daN).
- - Figure 9 shows results of tribological tests according to the same conventions as Figure 8, the curve S1 on a sample whose prior deposition has not been dried according to the invention, the curve S2 on a sample whose deposition was dried according to the invention.
- An aqueous solution of treatment product is prepared by dissolving lanosterol polyethoxylate in water, said polyethoxylate corresponding to the general formula DO- (CH2-CH2-O) n -H, D-OH representing lanosterol.
- the number of "ethylene oxide” radicals per molecule of polyethoxylate product is between 30 and 150, in particular of the order of 75.
- the number of “ethylene oxide” radicals per molecule of polyethoxylate product is adapted so as to obtain a polyethoxylate having an HLB index at least equal to 14 (hydrophilic-lipophilic balance - scale from 0.1 to 20).
- the concentration of polyethoxylates in the solution is adjusted in a manner known per se, the conditions of application of said solution on the sheet to be treated and the drying conditions to obtain a deposit with a thickness of less than 1 ⁇ m on prison.
- the surface density of the treatment product deposit is advantageously between 300 to 400 mg / m2.
- the treatment solution is easy to handle, to apply and to dry on the sheet, since it is an aqueous solution.
- the concentration of polyethoxylates in the solution is between 0.5 and 10% by weight.
- the concentration of polyethoxylates in the treatment solution is approximately 4%.
- an antioxidant for example, one can also add to the solution an antioxidant, a preservative (or bactericide) and an anti- foam in proportions which are adapted in a manner known per se, these additives having no significant effect on the performance of the surface treatment according to the invention.
- the surface treatment according to the invention is then carried out: - the aqueous treatment solution is applied to the metal surface of the sheet to be treated,
- a treated sheet is obtained, the treatment according to the invention comprising the deposition of an intermediate layer of lanosterol ethoxylates and of a surface layer of oil.
- aqueous solution it is possible, for example, by soaking or by spraying.
- hot air can be used.
- Lanosterol ethoxylates are very hygroscopic: exposed to a humid atmosphere, they can regain up to 100% of their weight in water in a fairly short time (in about ten minutes).
- This water uptake corresponds to adsorption water, as opposed to water of composition.
- the drying must be carried out so as to eliminate all (or almost all) the water of composition (that is to say the water provided by the solution of product of treatment) but by necessarily so as to eliminate the adsorption water.
- a lubricating oil which is not water-soluble, in particular not dissolved or dispersed in water.
- the sheet is maintained at a temperature of at least 45 ° C., which facilitates the maintenance of the deposition of lanosterol ethoxylate in the dry state.
- the sheet treated according to the invention dry deposition of lanosterol ethoxylates + oiling
- the sheet treated according to the invention has much better tribological properties than a sheet simply oiled without prior surface treatment. These tribological performances are superior to those of a sheet treated according to the prior art, in particular by deposit of phosphate then identical oiling.
- the sheet thus treated dry deposition of lanosterol ethoxylates + oiling
- phosphate deposit + oiling dry deposition of lanosterol ethoxylates + oiling
- a protective oil known per se is applied to provide resistance corrosion.
- the protective oils which are generally used are not water-soluble and it is important, in the treatment according to the invention, to use precisely non-water-soluble oils, which excludes the use of oil emulsions in the water. It is then found that the sheet treated according to the invention (deposit of lanosterol ethoxylates + protective oil against corrosion), is much more resistant to corrosion than a sheet treated with a phosphate solution and oiled in the same way.
- lanosterol ethoxylates according to the invention is therefore much more compatible with protective oils than treatments of the prior art, in particular based on phosphate.
- the deposition of lanosterol ethoxylates according to the invention therefore does not interfere with the protection provided by the oil.
- the sheets treated according to the invention do not need to be re-oiled just before stamping, even after a prolonged storage period. : we can therefore perform only one single oiling operation between the exit from the manufacture of the sheets (for example, pickling exit) and their shaping by stamping, and the sheet is protected against corrosion in the time interval separating the single operation from the oiling of the actual stamping operation In conventional industrial operations, this time interval is generally greater than one day and represents the intermediate storage period
- the number of "ethylene oxide" radicals per molecule of polyethoxylate product is sufficiently high to prevent the solubilization of the treatment product in oil, but must remain sufficiently low so that the deposition in the dry state is not too hygroscopic
- lanosterol is ethoxylated (too many "ethylene oxide” radicals) to the point of risking dissolving the oil in an aqueous phase (which would correspond to an emulsifier function).
- An additional advantage of the invention is that the products diluted in the treatment solution, namely the polyethoxylates of lanolin derivatives, do not present any risk with respect to the environment or to human health.
- the sheets treated according to the invention can be easily spot welded.
- the sheets treated according to the invention may have a tendency to yellow slightly on the surface, in particular in the case where the intermediate dry deposition of ethoxylate comprises water. adsorption.
- the intermediate dry deposition of ethoxylate comprises significant amounts of adsorption water, in particular when very thorough drying is not carried out (limited simply to the evaporation of the water of composition), or when the deposit adsorb water before oiling (case where the sheet is allowed to cool in a humid atmosphere before oiling).
- chelating or sequestering agents are added to the treatment product solution according to the invention, in particular with respect to iron ions (Fe 2+ , Fe 3+ ).
- the invention also applies to steel sheets coated with metal, such as galvanized sheets.
- the invention also extends to cases where, in particular with the aim of further improving the tribological properties, a second oiling operation is carried out at the end of the storage period and just before stamping proper; in this case always avoid using water-soluble oils.
- the invention also extends to cases where, in particular in order to further improve the corrosion resistance provided by the treatment according to the invention, at least one corrosion inhibitor is added to the solution of treatment product based on lanosterol ethoxylate.
- at least one corrosion inhibitor is added to the solution of treatment product based on lanosterol ethoxylate.
- a solution of treatment product is applied to steel test pieces which are then dried with hot air, a test piece coated with a dry deposit of treatment product is thus obtained, then an oil film is applied to the dry deposit.
- treatment product - either, according to the invention, lanosterol polyethoxylates having an average number m of ethylene oxide radicals
- X 'denotes the product for which m 30 and the associated surface treatment
- the HLB index of product X ' is approximately 14 in a scale of 0.1 to 20, 0.1 corresponding to a very lipophilic product and 20 corresponding to a very hydrophilic product
- the deposition of treatment product is carried out under the drying conditions mentioned above in the general description of the invention, that is to say that it is dried at least until substantially all the water of composition present in the layer of treatment solution applied to the test piece
- the treatment product thus deposited on the test piece before oiling represents a load of the order of 300 mg / m2, which in any case corresponds to a thin film with a thickness of less than 1 ⁇ m Unless otherwise stated, the film of oil applied to the dry deposit of treatment product corresponds to a load of approximately 2 g / m2
- the oiling is carried out directly after drying, which prevents the deposit from absorbing large quantities of water.
- This example is to illustrate the improvement brought by the surface treatment according to the invention on the coefficient of friction of said surface.
- This example also aims to illustrate that the tribological performances brought by the treatment according to the invention do not depend on the type of oil used (protective oil or stamping oil)
- the test specimens are oiled and the applied oil load is of the order of 2 g / m2
- test device is a plane-plane t ⁇ bometer of a type known in itself
- test pieces to be tested are clamped according to a clamping force F s between two high-speed steel plates providing a support (or sliding) surface on the test pieces of 1 cm 2
- the coefficient of friction k is measured while moving the test piece with respect to the inserts over a total stroke D of 180 mm and at the speed of 2 mm / s, according to two types of procedure
- A, B, C denote the curves respectively (A) for a test piece without treatment, (B) for a test piece with treatment P and (C) for a test piece with treatment X according to the invention
- Figures 1 and 2 correspond to tests of samples oiled with a protective oil (80 21 from QUAKER), Figure 3 to tests of samples oiled with a protective oil stamping (V14 from FUCHS)
- the treatment according to the invention provides a very significant improvement in the tribological properties since the coefficient of friction of the metal of the test piece is approximately divided by 2 compared to the metal treated according to the prior art (phosphate deposit + oiling), and by 3 compared to directly oiled metal
- the friction coefficients of the test specimens treated according to the invention are comparable, whether a protective oil or a stamping oil is used for the operation of the oiling, which shows that the properties tribological resulting from the treatment according to the invention are independent of the oil used
- the purpose of this example is to illustrate a preferred embodiment of the invention according to which the average number m of ethylene oxide radicals in the molecule of the treatment product is between 30 and 150
- the tribological properties which are obtained after treatment of the metal surface according to the invention depend on the average number m of ethylene oxide radicals in the molecule of the treatment product.
- the tribological performances are lower for a value too low of m, while remaining superior to the treatments of the prior art for a value of m of the order of 30
- Example 3
- the purpose of this example is to illustrate the stability of the tribological performances provided by the treatment according to the invention, even after several weeks of storage.
- the purpose of this example is to illustrate the advantage provided by the surface treatment according to the invention when simultaneously seeking to improve the tribological properties and to protect the treated sheet metal against corrosion.
- test pieces are placed in an enclosure in a tight package, which simulates the conditions to which a wound sheet is subjected during a transport operation.
- the climatic cycle to which the package of test specimens is subjected is as follows: 10 h at 40 ° C and 95% humidity - 4 h at 20 ° C and 85% humidity - 10 h at -5 ° C and 0% humidity - 8h at 30 ° C and 85% humidity.
- test result - (1) or (2) - is obtained by observing the possible traces of corrosion of the test pieces - pitting and / or staining - and by classifying the observations on a 5-point scale: 0 for absence of pitting, 5 for a generalized stain.
- test results are identified according to the number of days of exposure - test (1) - or the number of climatic cycles - test (2).
- Tests are carried out on several types of test pieces: oiled without prior deposit ("without"), treated according to the prior art (P), treated according to the invention (X).
- test 1 The results obtained are reported in Tables VII (test 1) and VIII (test 2); Table V (test 1) shows, for information only, the results obtained on test pieces treated under the same conditions but not oiled. Tab. VI - Atmospheric corrosion tests) on non-oiled test pieces.
- the degreasability of the oiled test pieces is evaluated, on the one hand directly, on the other hand after a so-called "aging" treatment which consists in maintaining the test piece at 150 ° C. for 15 minutes
- the purpose of this example is to illustrate the improvement in the tribological properties obtained by the treatment according to the invention applied to coated steel sheets.
- This example also aims to illustrate the impact of the concentration of ethoxylates in the treatment solution according to the invention on the improvement of the tribological properties.
- the purpose of this example is finally to illustrate the tribological performances which are obtained on a surface treated with a lanosterol ethoxylate solution, dried but not oiled.
- the curves A, B, C and D of FIG. 7 correspond to the results of the tribological tests respectively for the test pieces of type A, B, C and D.
- the tests are carried out according to the procedure (1) of Example 1 (F s variable), with the difference that the clamping force remains in the range 80 - 800 daN.
- Curve D shows that good tribological properties are also obtained even if the oil is not oiled after the deposition of ethoxylate.
- the purpose of this example is to illustrate the impact of the surface density of dry deposition of lanosterol ethoxylate according to the invention on the tribological properties. From BS2 grade steel, four types of A specimens are prepared,
- the curves A, B, C and D of FIG. 8 correspond to the results of the tribological tests respectively for the test pieces of type A, B, C and D
- the purpose of this example is to illustrate the impact of the addition of sequestering agent (iron ions) in the solution of treatment product according to the invention on the elimination of the risks of yellowing of the sheets treated according to the invention.
- HEDTA-Na 3 hydroxy-ethyl-ethylene-diamine-acetic acid
- test specimens treated according to the invention are then subjected to the exposure of sunlight during the same period, at the end of which their yellowing or "yellow index" is measured, by a colo ⁇ mét ⁇ que method known in itself.
- the yellow index is deduced from the t ⁇ chromatic coordinates measured in the CIE-LAB colo ⁇ mét ⁇ e scale using a LMG 083 colo ⁇ meter from the company "Microcolor Do Budapest Lange" The extreme values measured here range from almost 0 (no yellowing) to 8 (strong yellowing)
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Description
Procédé de traitement de la surface métallique d'une tôle.
L'invention concerne un procédé de traitement de la surface métallique d'une tôle, notamment d'une tôle d'acier, destiné à préparer ladite tôle à l'emboutissage et/ou à la protéger contre la corrosion, dans lequel on applique une solution aqueuse de produit de traitement sur ladite surface, on sèche ladite surface, puis on effectue au moins une opération de huilage de ladite surface
Le brevet EP 0 489 105 B1 décrit un procédé de ce type dans lequel le produit de traitement comprend un sel aquasoluble d'un métal alcalin, notamment du phosphate de potassium
Avant d'emboutir une tôle, on applique donc sur sa surface une solution de phosphate de potassium puis on sèche la solution appliquée , les conditions d'application et de séchage sont adaptées pour obtenir un dépôt de phosphate de densité surfacique comprise entre 5 à 40 mg/m2 Ensuite, après ce dépôt, on effectue au moins une opération de huilage de la surface (recouverte de ce dépôt)
Quand on a utilisé pour le huilage une huile de lubrification ou d'emboutissage, la tôle ainsi traitée est alors prête à rentrer dans l'outil de mise en forme (par exemple une presse à emboutir) Pour être efficace, ce traitement de surface (phosphatation et huilage) doit être réalisé sur une surface métallique propre, et il est parfois nécessaire de nettoyer la surface de la tôle avant d'appliquer la solution de traitement
Un tel traitement de surface préalable à l'emboutissage permet de diminuer sensiblement le coefficient de frottement tôle-outil d'emboutissage sans recourir à des huiles fortement additivees, que l'on cherche parfois à éviter notamment pour des raisons économiques
Le traitement préalable de la surface métallique par une solution de phosphate améliore donc sensiblement les propriétés tπbologiques de ladite surface Ainsi la préparation d'une tôle à l'emboutissage comprend au moins deux opérations, l'une de dépôt d'un produit de traitement (phosphate), l'autre de huilage
Et parfois même, il faut envisager, après le dépôt d'un produit de traitement, non pas une mais deux opérations de huilage, car, dans la pratique, entre leur fabrication et leur mise en forme, les tôles sont stockées, parfois pendant une période prolongée, supérieure à un mois
Pendant cette période de stockage, il convient donc de protéger les tôles contre la corrosion
Après le dépôt d'un produit de traitement (phosphate), on effectue alors d'abord un huilage de protection temporaire contre la corrosion, le huilage de lubrification n'étant effectué que juste avant la mise en forme de la tôle à proprement parler Les huiles de protection sont généralement différentes des huiles de lubrification une seule opération de huilage ne pourrait donc généralement suffire
Après stockage, les tôles peuvent donc être embouties, généralement moyennant un deuxième huilage, ou re-huilage de lubrification En conclusion, entre la fabrication et la mise en forme des tôles, on recense les inconvénients suivants
- au moins deux opérations (dépôt d'un produit de traitement à base de phosphate + huilage), sinon trois en cas de stockage (re-huilage après stockage) - une dégradation de la résistance à la corrosion apportée par le huilage de protection, lorsqu'on a procédé avant ce huilage à un dépôt d'un produit de traitement à base de phosphate, ce qui traduit un problème de compatibilité entre la couche de phosphate déposée pour améliorer les propriétés tπbologiques et la couche d'huile déposée pour protéger contre la corrosion - un manque de stabilité dans le temps des améliorations tribologiques apportées par dépôt d'un produit de traitement à base de phosphate ainsi les tôles stockées longtemps sont plus difficiles à emboutir
L'invention a pour but de limiter ces inconvénients tout en proposant un traitement de surface offrant à la fois une bonne résistance à la corrosion et une bonne lubrification, même avec une seule opération de huilage
L'invention a pour objet un procédé de traitement de la surface métallique d'une tôle, notamment d'une tôle d'acier, destiné à préparer ladite tôle à l'emboutissage et/ou à la protéger contre la corrosion, dans lequel on applique une solution aqueuse de produit de traitement sur ladite surface, on sèche ladite surface, puis on effectue au moins une opération de huilage de ladite surface, caractérisé en ce que
- le produit de traitement contient des polyéthoxylats d'un ou plusieurs dérivés de la lanoline, lesdits dérivés étant des stérols ou des esters d'alcool gras, - les conditions de séchage sont adaptées pour obtenir un dépôt à l'état sec de produit de traitement sur ladite surface, ledit dépôt étant considéré comme étant à l'état sec s'il ne contient plus ou quasiment plus d'eau de composition,
- et l'au moins une opération de huilage est réalisée en appliquant une huile non aquasoluble sur ledit dépôt toujours à l'état sec.
La lanoline est un corps gras d'origine animale.
On l'obtient par exemple par raffinage de la suintine ; la suintine est elle- même issue du lavage de la laine de mouton ; la suintine est considérée habituellement comme une cire comprenant principalement des esters d'alcools gras du type cholestérol, isocholestérol, lanostérol combinés avec des acides gras saturés présentant un nombre d'atomes de carbone supérieur à 23.
Pour l'au moins une opération de huilage, on entend par huile non aquasoluble une phase huileuse homogène par opposition, notamment, aux émulsions aqueuses d'huile dans l'eau.
L'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- lesdits dérivés de la lanoline sont choisis parmi les alcools gras comme le lanostérol, le cholestérol, l'isocholestérol et les acides gras et esters dérivés de la lanoline.
- si lesdits polyéthoxylats répondent à la formule générale D-O-(CH2- CH2-O)n-H, n est compris entre 30 et 150, et vaut de préférence environ 75 ou n est choisi de manière à ce que lesdits polyéthoxylats présentent une balance hydrophile-lipophile (couramment appelé HLB) au moins égale à 14 (dans une échelle comprise entre 0,1 et 20).
- ledit dépôt à l'état sec présente, sur ladite surface, une densité surfacique comprise entre 100 et 400 mg/m2.
- ladite solution aqueuse de produit de traitement contient au moins un agent séquestrant vis à vis des ions du fer.
Le terme "HLB" (Hydrophilic Lipophilic Balance) désigne le rapport de l'hydrophobie de la partie lipophile des molécules de polyéthoxylats à l'hydrophilie des groupements solubilisants "éthoxy" des mêmes molécules ; il s'agit d'un terme couramment utilisé dans le domaine des agents de surface (voir le Traité 'Techniques de l'Ingénieur", chapitre A7610 : "Les agents de surface").
L'invention a également pour objet une tôle, notamment une tôle d'acier, traitée selon l'invention, caractérisée en ce que sa surface métallique est revêtue de deux couches superposées et distinctes, une couche intermédiaire contenant ledit produit de traitement et une couche superficielle d'huile.
De préférence, l'épaisseur de ladite couche intermédiaire est inférieure à 1 μm et sa densité surfacique est supérieure à 100 mg/m2.
L'invention a également pour objet un procédé d'emboutissage d'une tôle métallique, notamment d'acier, dans lequel on prépare ladite tôle par un procédé selon l'invention puis on emboutit à proprement parler ladite tôle pour la mettre en forme, caractérisé en ce que : - on effectue une seule dite opération de huilage avant la mise en forme,
- l'intervalle de temps séparant ladite unique opération de huilage de l'opération d'emboutissage à proprement parler est supérieur à une journée.
Cette intervalle de temps correspond à une période de stockage pendant laquelle la tôle traitée selon l'invention est efficacement protégée contre la corrosion par la double couche de produit de traitement et d'huile ; c'est cette même double couche qui sert à lubrifier l'interface tôle-outil d'emboutissage lors de l'opération de mise en forme à l'issue de la période de stockage.
De préférence, ledit intervalle de temps - ou période de stockage de la tôle traitée - est supérieur à un mois. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple, et en référence aux figures annexées sur lesquelles :
- les figures 1 à 3 représentent des courbes A, B, C de résultats d'essais tribologiques pour différentes éprouvettes, avec, en ordonnée le coefficient de frottement k (de 0 à 0,3), et en abscisse, la force de serrage Fs (exprimée en décaNewton - daN - de 200 à 2000 daN par intervalles de 360 daN) pour les figures 1 et 3 ou la course de frottement D (exprimée en mm - de 0 à 180 mm) pour la figure 2.
- les figures 4, 5 et 6 représentent, chacune pour un type d'éprouvette, des résultats d'essais tribologiques immédiatement après traitement (A) et 30 jours après traitement (B), avec, en ordonnée le coefficient de frottement k (de 0 à 0,3), et en abscisse, la force de serrage Fs (exprimée en décaNewton - daN - de 200 à 2000 daN).
- la figure 7 représente des résultats d'essais tribologiques sur des éprouvettes en acier zingué traitées suivants différents protocoles (courbes A à
D), avec, en ordonnée, le coefficient de frottement k (de 0 à 0,3) et, en abscisse, la force de serrage Fs (exprimée en décaNewton - daN - de 80 à 800 daN par intervalles de 144 daN).
- la figure 8 représente des résultats d'essais tribologiques sur des éprouvettes en acier traitées suivant l'invention pour différentes densités surfaciques de dépôt préalable d'éthoxylat (courbes A à D), avec, en ordonnée, le coefficient de frottement k (de 0 à 0,3) et, en abscisse, la force de serrage Fs (exprimée en décaNewton - daN - de 200 à 2000 daN).
- la figure 9 représente des résultats d'essais tribologiques selon les mêmes conventions que la figure 8, la courbe S1 sur un échantillon dont le dépôt préalable n'a pas été séché selon l'invention, la courbe S2 sur un échantillon dont le dépôt préalable a été séché selon l'invention. On va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif le procédé de traitement de surface selon l'invention appliqué à une tôle d'acier.
On prépare une solution aqueuse de produit de traitement en mettant en solution dans l'eau du polyéthoxylat de lanostérol, ledit polyéthoxylat répondant à la formule générale D-O-(CH2-CH2-O)n-H, D-OH représentant le lanostérol. Le lanostérol, parce qu'il est polyéthoxylé, est facilement solubilisable dans l'eau.
Selon d'autres variantes de l'invention, on peut utiliser, à la place du lanostérol, d'autres dérivés stérols de la lanoline, notamment le cholestérol ou l'isocholestérol, ou les esters dérivés correspondants, ou des mélanges de ces dérivés.
De préférence, le nombre de radicaux "oxyde d'éthylène" par molécule de produit polyéthoxylat est compris entre 30 et 150, notamment de l'ordre de 75.
De préférence, on adapte le nombre de radicaux "oxyde d'éthylène" par molécule de produit polyéthoxylat de manière à obtenir un polyéthoxylat présentant un indice HLB au moins égal à 14 (Balance hydrophile-lipophile - échelle de 0,1 à 20).
Selon une variante équivalente de l'invention, on peut utiliser des radicaux "oxyde de propylène" à la place des radicaux "oxyde d'éthylène".
On adapte d'une manière connue en elle-même la concentration de polyéthoxylats dans la solution, les conditions d'application de ladite solution sur la tôle à traiter et les conditions de séchage pour obtenir un dépôt d'une épaisseur inférieure à 1 μm sur la tôle.
La densité surfacique du dépôt de produit de traitement est avantageusement comprise entre 300 à 400 mg/m2. Avantageusement, ia solution de traitement est facile à manipuler, à appliquer et à sécher sur la tôle, puisqu'il s'agit d'une solution aqueuse.
De préférence, la concentration de polyéthoxylats dans la solution est comprise entre 0,5 et 10 % en poids.
Avantageusement, la concentration de polyéthoxylats dans la solution de traitement est de 4% environ.
Si besoin, notamment en fonction des contraintes de stockage et d'application de ces solutions, on peut également rajouter dans la solution un agent antioxydant, un agent conservateur (ou bactéricide) et un agent anti-
mousse dans des proportions qu'on adapte d'une manière connue en elle- même, ces additifs n'ayant pas d'incidence notable sur les performances du traitement de surface selon l'invention.
On procède ensuite au traitement de surface selon l'invention : - on applique la solution aqueuse de traitement sur la surface métallique de la tôle à traiter,
- puis on sèche la solution appliquée,
- et on applique alors sur la tôle une huile de lubrification connue en elle- même, adaptée à l'emboutissage. On obtient une tôle traitée, le traitement selon l'invention comprenant le dépôt d'une couche intermédiaire d'éthoxylats de lanostérol et d'une couche superficielle d'huile.
Pour appliquer la solution aqueuse, on peut procéder par exemple par trempage ou par aspersion. On peut par exemple appliquer la solution de traitement directement à la sortie d'une ligne de décapage, ce qui garantit la propreté de la surface métallique à traiter.
Pour sécher la tôle, on peut utiliser l'air chaud.
Pour parvenir aux buts que poursuit l'invention, il importe de n'appliquer l'huile que sur un dépôt convenablement séché.
Ainsi, on considère que le dépôt d'éthoxylat de lanostérol est à un état suffisamment sec pour effectuer le huilage et parvenir aux buts que poursuit l'invention dès lors qu'il ne contient plus d'eau de composition.
Les éthoxylats de lanostérol sont très hygroscopiques : exposés à une atmosphère humide, ils peuvent reprendre jusqu'à 100% de leur poids en eau dans un délai assez court (en dix minutes environ).
Cette reprise en eau correspond à de l'eau d'adsorption, par opposition à de l'eau de composition.
Ainsi, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le séchage doit être conduit de manière à éliminer toute (ou quasiment toute) l'eau de composition (c'est à dire l'eau apportée par la solution de produit de traitement) mais par forcément de manière à éliminer l'eau d'adsorption.
Par ailleurs, pour l'opération de l'huilage, il est nécessaire d'utiliser une huile de lubrification non aquasoluble, notamment non solubilisée ou dispersée dans l'eau.
De préférence, de la sortie du séchage jusqu'à l'application d'huile, la tôle est maintenue à une température d'au moins 45°C, ce qui facilite le maintien du dépôt d'éthoxylat de lanostérol à l'état sec.
On constate alors que la tôle traitée selon l'invention (dépôt sec d'éthoxylats de lanostérol + huilage) présente de bien meilleures propriétés tribologiques qu'une tôle simplement huilée sans traitement de surface préalable. Ces performances tribologiques sont supérieures à celles d'une tôle traitée selon l'art antérieur, notamment par dépôt de phosphate puis huilage identique.
On constate également que, si le huilage est effectué sur un dépôt sec d'éthoxylats de lanostérol ayant adsorbé de l'eau, on obtient également de bonnes performances tribologiques.
Mais on constate que si l'on ne sèche pas convenablement le dépôt d'éthoxylats de lanostérol au point qu'il reste de l'eau de composition dans ce dépôt, on n'obtient pas de telles propriétés tribologiques.
Par ailleurs, la tôle ainsi traitée (dépôt sec d'éthoxylats de lanostérol + huilage) est aussi facile à dégraisser qu'une tôle traitée selon l'art antérieur (dépôt de phosphate + huilage).
Selon une variante concernant l'opération de huilage du procédé selon l'invention, lorsque la tôle doit être stockée pendant une période prolongée, après le dépôt de polyéthoxylats de lanostérol, on applique une huile de protection connue en elle-même pour apporter une résistance à la corrosion.
Les huiles de protection qu'on utilise généralement ne sont pas aquasolubles et il est important, dans le traitement selon l'invention, d'utiliser précisément des huiles non aquasolubles, ce qui exclut l'utilisation d'émulsions d'huile dans l'eau. On constate alors que la tôle traitée selon l'invention (dépôt d'éthoxylats de lanostérol + huilage de protection contre la corrosion), résiste beaucoup mieux à la corrosion qu'une tôle traitée par une solution de phosphate et huilée de la même façon.
Le dépôt d'éthoxylats de lanostérol selon l'invention est donc beaucoup plus compatible avec les huiles de protection que des traitements de l'art antérieur, notamment à base de phosphate.
Contrairement à certains traitements de l'art antérieur, le dépôt d'éthoxylats de lanostérol selon l'invention ne contrarie donc pas la protection apportée par l'huile. Enfin on constate que des tôles traitées selon l'invention (dépôt d'éthoxylats de lanostérol + huilage de protection contre la corrosion), puis stockées, n'ont pas besoin d'être rehuilées juste avant emboutissage, même après une période de stockage prolongée : on peut donc n'effectuer qu'une
seule opération de huilage entre la sortie de fabrication des tôles (par exemple, sortie de décapage) et leur mise en forme par emboutissage, et la tôle est protégée contre la corrosion dans l'intervalle de temps séparant l'unique opération de l'huilage de l'opération d'emboutissage à proprement parler Dans les opérations industrielles classiques, cet intervalle de temps est en général supérieur à une journée et représente la période de stockage intermédiaire
Grâce à l'invention, on parvient donc à simplifier et/ou à restreindre les opérations situées entre la fabrication et la mise en forme de tôles Les caractéristiques tribologiques obtenues sur une tôle traitée selon l'invention, même huilée par une huile de protection pourtant peu adaptée à l'emboutissage, sont au moins comparables à celles qu'on obtient sur une tôle huilée directement par une huile spécialement adaptée à l'emboutissage (huile "hautes performances"), sans dépôt préalable d'éthoxylats de lanostérol On constate également que les caractéristiques tribologiques, obtenues grâce au traitement de surface selon l'invention, se maintiennent même après une longue période de stockage, pouvant excéder un mois, ce qui indique la stabilité du traitement selon l'invention par opposition au traitement utilisant des solutions de phosphate alcalin Sans préjuger des mécanismes en jeu, la demanderesse avance que ces résultats sont atteints grâce notamment à une faible solubilité des polyéthoxylats de dérivés de la lanoline dans les huiles, combinée à une forte affinité desdits polyéthoxylats pour la surface métallique de la tôle à traiter, notamment une tôle d'acier Pour obtenir les performances requises (lubrification, anti-corrosion), il est donc important que le dépôt d'éthoxylat de lanostérol ne puisse pas se solubiliser dans l'huile qu'on applique dessus, et que donc cette huile ne contienne pas de phase aqueuse le traitement selon l'invention ne peut être en effet efficace lorsqu'on utilise des solutions ou dispersions de lubrification aqueuses, le dépôt d'éthoxylats de lanostérol ayant tendance alors à s'éliminer rapidement par solubihsation
Le nombre de radicaux "oxyde d'éthylène" par molécule de produit polyéthoxylat est suffisamment élevé pour empêcher la solubihsation du produit de traitement dans l'huile, mais doit rester suffisamment faible pour que le dépôt à l'état sec ne soit pas trop hygroscopique
II convient également d'éviter que le lanostérol soit éthoxylé (nombre de radicaux "oxyde d'éthylène" trop élevé) au point de risquer de solubiliser de
l'huile dans une phase aqueuse (ce qui correspondrait à une fonction d'émulgateur).
Un avantage supplémentaire de l'invention est que les produits dilués dans la solution de traitement, à savoir les polyéthoxylats de dérivés de la lanoline, ne présentent aucun risque vis à vis de l'environnement ou de la santé humaine.
Du fait notamment de l'absence de risques de dégagements toxiques, les tôles traitées selon l'invention peuvent être facilement soudées par points.
On a constaté qu'à l'issue d'une période prolongée de stockage, les tôles traitées selon l'invention pouvaient avoir tendance à jaunir légèrement en surface, notamment dans le cas où le dépôt sec intermédiaire d'éthoxylat comporte de l'eau d'adsorption.
Le dépôt sec intermédiaire d'éthoxylat comporte des quantités significatives d'eau d'adsorption notamment lorsqu'on n'effectue pas un séchage très poussé (limité simplement à l'evaporation de l'eau de composition), ou lorsqu'on laisse le dépôt adsorber de l'eau avant huilage (cas où on laisse refroidir la tôle dans une atmosphère humide avant huilage).
Avantageusement, afin d'éviter ce risque de jaunissement, on ajoute, dans la solution de produit de traitement selon l'invention, des agents chélatants ou séquestrants, notamment vis à vis des ions du fer (Fe2+, Fe3+).
L'invention s'applique également aux tôles d'acier revêtues de métal, comme les tôles zinguées.
L'invention s'étend également aux cas où, notamment dans le but d'améliorer encore les propriétés tribologiques, on effectue une deuxième opération de huilage à l'issue de la période de stockage et juste avant l'emboutissage à proprement parler ; on évitera toujours dans ce cas d'utiliser des huiles aquasolubles.
L'invention s'étend également aux cas où, notamment dans le but d'améliorer encore la résistance à la corrosion apportée par le traitement selon l'invention, on ajoute au moins un inhibiteur de corrosion dans la solution de produit de traitement à base d'éthoxylat de lanostérol. Les exemples suivants illustrent l'invention :
Dans ces exemples, sauf mention contraire, on applique une solution de produit de traitement sur des éprouvettes d'acier que l'on sèche ensuite à l'air chaud, on obtient ainsi une eprouvette revêtue d'un dépôt sec de produit de traitement, puis on applique un film d'huile sur le dépôt sec.
Dans les solutions de traitement, on utilise, comme produit de traitement :
- soit, selon l'invention, des polyéthoxylats de lanostérol présentant un nombre moyen m de radicaux d'oxyde d'éthylène
X désigne le produit pour lequel m=75 et le traitement de surface associé (application de la solution de traitement + séchage) X' désigne le produit pour lequel m=30 et le traitement de surface associé
(application + séchage) , l'indice HLB du produit X' vaut environ 14 dans une échelle de 0,1 à 20, 0,1 correspondant à un produit très lipophile et 20 correspondant à un produit très hydrophile
- soit, pour comparaison avec l'art antérieur, du phosphate de potassium désigné par P, P désignant aussi le traitement de surface associé (application
+ séchage)
Le dépôt de produit de traitement est effectué dans les conditions de séchage mentionnées précédemment dans la description générale de l'invention, c'est à dire que l'on sèche au moins jusqu'à évaporer sensiblement toute l'eau de composition présente dans la couche de solution de traitement appliquée sur l'éprouvette
Le produit de traitement ainsi déposé sur l'éprouvette avant huilage représente une charge de l'ordre de 300 mg/m2, qui correspond en tout cas à un film mince d'une épaisseur inférieure à 1 μm Sauf mention contraire, le film d'huile appliqué sur le dépôt sec de produit de traitement correspond à une charge de 2 g/m2 environ
Comme type d'huile, on utilise
- soit une huile de protection on prend une huile référencée 80 21 de la Société QUAKER - soit une huile d'emboutissage on prend une huile référencée V14 de la
Société FUCHS
De préférence, le huilage est effectué directement après séchage, ce qui empêche le dépôt d'adsorber des quantités importantes d'eau
Dans les exemples ci-dessous, on n'effectue qu'une seule opération de huilage avant les tests de tπbologie ou d'emboutissage Exemple 1 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'amélioration apportée par le traitement de surface selon l'invention sur le coefficient de frottement de ladite surface Cet exemple a également pour but d'illustrer que les performances tribologiques apportées par le traitement selon l'invention ne dépendent pas du type d'huile utilisé (huile de protection ou huile d'emboutissage)
On utilise des éprouvettes en acier de nuance BS2, qui présentent une rugosité Ra = 1 ,2 μm et des dimensions 2 x 40 x 500 mm
Après un éventuel dépôt de produit de traitement (phosphate P - éthoxylats de lanostérol X), les éprouvettes à tester sont huilées et la charge d'huile appliquée est de l'ordre de 2 g/m2
Pour les tests de tnbologie, on procède de la manière suivante L'appareil de test est un tπbomètre plan-plan d'un type connu en lui- même
Les éprouvettes à tester sont serrées selon une force de serrage Fs entre deux plaquettes en acier rapide offrant une surface d'appui (ou de glissement) sur les eprouvette de 1 cm2 On mesure le coefficient de frottement k tout en déplaçant l'éprouvette par rapport aux plaquettes sur une course D totale de 180 mm et à la vitesse de 2 mm/s, selon deux types de procédure
- test (1 ) en augmentant progressivement la force de serrage Fs
- test (2) en maintenant constante la force de serrage Fs = 1800 daN Ainsi, pour différents traitements de surface, différentes huiles, et différentes procédures de tests, on obtient les résultats représentés aux figures 1 à 3
- à chaque figure, A, B, C désignent les courbes respectivement (A) pour une eprouvette sans traitement, (B) pour une eprouvette avec un traitement P et (C) pour une eprouvette avec un traitement X selon l'invention
- les figures 1 et 2 correspondent à des test d'échantillons huilés à l'aide d'une huile de protection (80 21 de QUAKER), la figure 3 à des tests d'échantillons huilés à l'aide d'une huile d'emboutissage (V14 de FUCHS)
A partir de ces courbes, on a reporté dans le tableau I les valeurs de coefficient de frottement pour une force de serrage de 1800 daN
Tableau I - Tests comparatifs de tnbologie
le coefficient de frottement culmine à 0,3 puis se stabilise à 0,13
Ainsi, le traitement selon l'invention apporte une amélioration très sensible des propriétés tribologiques puisque le coefficient de frottement du métal de l'éprouvette est environ divisé par 2 par rapport à du métal traité selon
l'art antérieur (dépôt de phosphate + huilage), et par 3 par rapport à du métal directement huilé
Par ailleurs, les coefficients de frottement des éprouvettes traitées selon l'invention, sont comparables, que l'on utilise, pour l'opération de l'huilage, une huile de protection ou une huile d'emboutissage, ce qui montre que les propriétés tribologiques résultant du traitement selon l'invention sont indépendantes de l'huile qu'on utilise
Sur des éprouvettes traitées selon l'invention, on a également observé au microscope les surfaces après frottement à différents stades de la course D de frottement - 16, 69, 121 , 174 mm - dans le tπbomètre
On repère notamment la valeur de course D à partir de laquelle on observe l'apparition de rayures, puis de points de collage , les observations sont reportées au tableau II
Tableau II - Observations de surfaces a rès frottement
Les observations microscopiques confirment donc les améliorations qu'apporte le traitement de surface selon l'invention par rapport aux traitements de l'art antérieur, puisqu'on n'observe aucun défaut ni de rayure ni de point de collage après 180 mm de course de frottement sous une force de serrage de 1800 daN Exemple 2 :
Cet exemple a pour but d'illustrer un mode de réalisation préférentiel de l'invention selon lequel le nombre moyen m de radicaux oxyde d'éthylène dans la molécule du produit de traitement est compris entre 30 et 150
On procède à des tests de tnbologie selon la même procédure - test (1 ) - que dans l'exemple 1 (Fs variable) sur deux éprouvettes traitées selon l'invention X et X' (avec huilage dit de "protection" 80 21 QUAKER)
Les résultats correspondants sont reportés aux figures 5-A (X) et 6-A (X') et récapitulés au tableau III
Tableau III - Tests comparatifs de tnbologie après traitements selon l'invention
Produit de traitement selon l'invention X X' Nombre moyen d'oxyde d'éthylène / molécule 75 30
Test (1 ) - à force de serrage variable Huile de protection - test (1 ) selon la figure Fig 5-A Fig 6-A Coefficient de frottement à FR = 1800 dN 0,05 0,09
On rappelle que X et X' se différencient par le type de polyéthoxylat de dérivés de la lanoline utilisé m étant le nombre moyen de radicaux d'oxyde d'éthylène par molécule, on a pour X, m=75 et pour X', m=30
Ainsi, les propriétés tribologiques qu'on obtient après traitement de la surface métallique selon l'invention dépendent du nombre moyen m de radicaux d'oxyde d'éthylène dans la molécule du produit de traitement les performances tribologiques sont inférieures pour une valeur trop faible de m, tout en restant supérieures aux traitements de l'art antérieur pour une valeur de m de l'ordre de 30 Exemple 3 :
Cet exemple a pour but d'illustrer la stabilité des performances tribologiques apportées par le traitement selon l'invention, même après plusieurs semaines de stockage
On procède aux mêmes mesures tribologiques - test (1 ) que dans l'exemple 1 (Fs variable), d'une part immédiatement après le traitement, d'autre part 30 jours après le traitement
Les traitements (dépôt + huilage) sont effectués en utilisant une huile de protection (QUAKER 80 21 )
Les résultats sont représentés aux figures 4 à 6, pour différents traitements de surface (fig 4 P , fig 5 X , fig 6 X') , sur chaque figure, les courbes A représentent les résultats de tests effectués immédiatement après le traitement, les courbes B les résultats de tests effectués 30 jours après le traitement
Les résultats sont également récapitulés au tableau IV
Tableau IV - Tests de tnbologie stabilité de traitements réalables
Ainsi le traitement de surface selon l'invention assure une amélioration des propriétés tribologiques plus stable dans le temps que les traitements de l'art antérieur Exemple 4 :
Cet exemple a pour but de confirmer, par des essais d'emboutissage, les résultats donnés par les tests tribologiques, notamment ceux de l'exemple 1
A cette fin, on procède à des essais de type "SWIFT" à fond plat sur presse ERICHSEN connus en eux-mêmes Les flans de tôle à emboutir sont en acier de nuance 3C - acier extra doux pour emboutissage - et présentent une épaisseur de 2 mm
Les caractéristiques de l'outil d'emboutissage sont les suivantes diamètre de poinçon 110 mm - diamètre de flan 220 mm (β = 2) - vitesse d'emboutissage 3 mm/s Pour caractériser la réduction du frottement à l'emboutissage, on mesure la force de serrage "critique" Fsr du serre-flan à partir de laquelle on a rupture de la pièce en cours d'emboutissage voir résultats au tableau V
On procède sur plusieurs type de flans de tôle non traité ("sans"), traité P et traité X (défini en préambule des exemples) , les flans de tôle sont tous huilés de la même façon par une huile de protection
Pour compléter les résultats, on observe des flans de tôle emboutis avec une force de serrage légèrement inférieure à la force de serrage critique l'état de surface du flan de tôle traité X reste très bon, alors qu'on observe du grippage sur la jupe du flan de tôle non traité
Ces résultats d'emboutissage confirment donc les conclusions des essais tribologiques de l'exemple 1 Exemple 5 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'avantage qu'apporte le traitement de surface selon l'invention lorsqu'on cherche simultanément à améliorer les propriétés tribologiques et à protéger la tôle traitée contre la corrosion
Pour illustrer cet avantage, on procède à deux types de tests de corrosion sur des éprouvettes de tôle d'acier
- test (1 ) de corrosion atmosphérique : on expose l'éprouvette à l'atmosphère.
- test (2) de corrosion en enceinte climatique : les éprouvettes sont placées en enceinte en paquet serré, ce qui simule les conditions auxquelles est soumise une tôle bobinée pendant une opération de transport.
Le cycle climatique auquel est soumis le paquet d'éprouvettes à tester est le suivant : 10 h à 40°C et 95% d'humidité - 4 h à 20°C et 85% d'humidité - 10 h à -5°C et 0% d'humidité - 8h à 30°C et 85% d'humidité.
Le résultat du test - (1 ) ou (2) - s'obtient en observant les traces éventuelles de corrosion des éprouvettes - piqûres et/ou tachage - et en classant les observation sur une échelle à 5 cotations : 0 pour absence de piqûre, 5 pour un tachage généralisé.
Pour un type d'éprouvette donné, on repère les résultats de test en fonction du nombre de jours d'exposition - test (1 ) - ou du nombre de cycles climatiques - test (2).
On effectue des tests sur plusieurs types d'éprouvettes : huilée sans dépôt préalable ("sans"), traitées selon l'art antérieur (P), traitées selon l'invention (X).
Les résultats obtenus sont reportés aux tableaux VII (test 1 ) et VIII (test 2) ; le tableau V (test 1 ) représente à titre indicatif les résultats obtenus sur des éprouvettes traitées dans les mêmes conditions mais non huilées. Tab. VI - Tests de corrosion atmosphériqued ) sur éprouvettes non huilées.
On constate donc que le traitement selon l'invention apporte une meilleure protection contre la corrosion qu'un traitement de l'art antérieur . un dépôt préalable d'éthoxylat de lanostérol dégrade moins la résistance à la corrosion apportée par la couche d'huile qu'un dépôt de phosphate de potassium. Exemple β :
Cet exemple a pour but de démontrer que des tôles traitées selon l'invention sont aussi faciles à dégraisser que des tôles traitées selon l'art antérieur (dépôt de phosphate de potassium + huile identique)
Pour évaluer la dégraissabihté (en %), on utilise une procédure conforme à la norme NFT 60-159
On évalue la dégraissabilité des éprouvettes huilées, d'une part directement, d'autre part après un traitement dit de "vieillissement" qui consiste à maintenir l'éprouvette à 150°C pendant 15 minutes
Les résultats sont reportés au tableau IX
Tableau IX - Tests de dé raissabilité
Ainsi, même avoir traité une tôle selon l'invention, on peut facilement la dégraisser pour remettre la surface de la tôle "à nu" Exemple 7 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'amélioration des propriétés tribologiques qu'on obtient grâce au traitement selon l'invention appliqué à des tôles d'acier revêtu
Cet exemple a également pour but d'illustrer l'incidence de la concentration en éthoxylats dans la solution de traitement selon l'invention sur l'amélioration des propriétés tribologiques
Cet exemple a enfin pour but d'illustrer les performances tribologiques qu'on obtient sur une surface traitée par une solution d'éthoxylat de lanostérol, séchée mais non huilée
L'exemple concerne ICI des tôles d'acier zingué par électrodéposition
On ré are uatre type d'éprouvettes selon les protocoles suivants :
Les courbes A, B, C et D de la figure 7 correspondent aux résultats des tests tribologiques respectivement pour les éprouvettes de type A, B, C et D. Les tests sont conduits selon la procédure (1 ) de l'exemple 1 (Fs variable), à la différence près que la force de serrage reste dans l'intervalle 80 - 800 daN.
En comparant les courbes A et B, on constate l'amélioration des propriétés tribologiques apportées par le traitement selon l'invention sur des surfaces d'acier zingué, amélioration qui se situe principalement au niveau de la régularité du glissement.
En comparant les courbes B et C, on constate que l'amélioration des propriétés tribologiques est plus accentuée lorsqu'on utilise des solutions de traitement plus concentrées en éthoxylats de dérivées de la lanoline.
La courbe D montre que l'on obtient également de bonnes propriétés tribologiques même si l'on ne huile pas après le dépôt d'éthoxylat. Exemple 8 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'incidence de la densité surfacique de dépôt sec d'éthoxylat de lanostérol selon l'invention sur les propriétés tribologiques. A partir d'acier de nuance BS2, on prépare quatre type d'éprouvettes A,
B, C, D traitées selon l'invention : dépôt d'éthoxylat de lanostérol + huilage QUAKER 80.21 , les types d'éprouvettes se différenciant par la densité surfacique de dépôt d'éthoxylat de lanostérol.
On mesure les performances tribologiques selon la procédure du test (1 ). Les résultats obtenus sont reportés à la figure 8 et au tableau X.
Les courbes A, B, C et D de la figure 8 correspondent aux résultats des tests tribologiques respectivement pour les éprouvettes de type A, B, C et D
On constate donc qu'on obtient une amélioration sensible des propriétés tribologiques dès que la densité de dépôt atteint 300 mg/m2 et que cette amélioration n'augmente plus sensiblement au delà de environ 400 mg/m2
Exemple 9 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'incidence de l'addition d'agent séquestrant (des ions de fer) dans la solution de produit de traitement selon l'invention sur la suppression des risques de jaunissement des tôles traitées selon l'invention
Comme agent séquestrant, on utilise ici le sel tπsodique de l'acide hydroxy-ethyl-ethylène-diamine-acétique (HEDTA-Na3) On prépare des éprouvettes selon le protocole défini en préambule des exemples, en rajoutant, dans la solution de produit de traitement, cet agent séquestrant à différentes concentrations
Les éprouvettes traitées selon l'invention sont ensuite soumise à l'exposition de la lumière solaire pendant la même période, à l'issue de laquelle on mesure leur jaunissement ou "indice de jaune", par une méthode coloπmétπque connue en elle-même
L'indice de jaune, désigné par B*, est déduit des coordonnées tπchromatiques mesurées dans l'échelle de coloπmétπe CIE-LAB à l'aide d'un coloπmètre de type LMG 083 de la Société "Microcolor Docteur Lange" Les valeurs extrêmes mesurées ici vont de quasiment 0 (pas de jaunissement) à 8 (fort jaunissement)
Les résultats obtenus sont reportés au tableau XI
On constate donc que l'introduction d'agent séquestrant dans la solution de produit de traitement permet d'éviter les risques de jaunissement de tôles traitées selon l'invention
Exemple 10 :
Cet exemple a pour but d'illustrer l'importance du séchage (après application de la solution de produit de traitement) pour obtenir de bonnes propriétés tribologiques On prépare deux échantillons S1 , S2, traités selon la modalité X de l'invention (précédemment définie), huilés de la même façon
La seule différence entre les échantillons S1 et S2 est que, après application de la solution de produit X
- S1 est séché seulement 2 minutes à température ambiante de telle sorte que le dépôt (de produit de traitement - non sec) représente 1 ,2 g/m2
- S2 est séché pendant 12 minutes à température ambiante de telle sorte que le dépôt (de produit de traitement - sec) représente 0,8 g/m2
Les mesures de tnbologie pratiquées selon le test (1 ) sont représentées à la figure 9 et récapitulées comme suit à partir de la valeur du coefficient de frottement k pour une force de serrage Fs de 1800 daN
- pour S1 (non séché) k = 0,11
- pour S2 (séché selon l'invention) k = 0,05
Cet exemple illustre donc bien, selon l'invention, l'importance du séchage du dépôt de produit de traitement avant huilage pour obtenir des performances tribologiques élevées
Claims
REVENDICATIONS 1.- Procédé de traitement de la surface métallique d'une tôle, notamment d'une tôle d'acier, destiné à préparer ladite tôle à l'emboutissage et/ou à la protéger contre la corrosion, dans lequel on applique une solution aqueuse de produit de traitement sur ladite surface, on sèche ladite surface, puis on effectue au moins une opération de huilage de ladite surface, caractérisé en ce que :
- le produit de traitement contient des polyéthoxylats d'un ou plusieurs dérivés de la lanoline, lesdits dérivés étant des stérols ou des esters d'alcool gras,
- les conditions de séchage sont adaptées pour obtenir un dépôt à l'état sec de produit de traitement, quasiment dépourvu d'eau de composition,
- et l'au moins une opération de huilage est réalisée en appliquant une huile non aquasoluble sur ledit dépôt à l'état sec.
2.- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits dérivés de la lanoline sont choisis parmi les alcools gras comme le lanostérol, le cholestérol, F isocholestérol et les acides gras et esters dérivés de la lanoline.
3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, si lesdits polyéthoxylats répondent à la formule générale D-O-(CH2-CH2-O)n-H, n est compris entre 30 et 150, et vaut de préférence environ 75.
4.- Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que, si lesdits polyéthoxylats répondent à la formule générale D-O-(CH2-CH2-O)n-H, n est choisi de manière à ce que lesdits polyéthoxylats présentent une balance hydrophile-lipophile (couramment appelé HLB) au moins égale à 14 (dans une échelle comprise entre 0,1 et 20).
5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit dépôt à l'état sec présente, sur ladite surface, une densité surfacique comprise entre 100 et 400 mg/m2.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite solution aqueuse de produit de traitement contient au moins un agent séquestrant vis à vis des ions du fer. 7 - Tôle, notamment tôle d'acier, traitée selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que sa surface métallique est revêtue de deux couches superposées et distinctes, une couche intermédiaire contenant ledit produit de traitement et une couche superficielle d'huile
8 - Tôle selon la revendication 7 caractérisée en ce que l'épaisseur de ladite couche intermédiaire est inférieure à 1 μm et en ce que la densité surfacique de cette couche intermédiaire est supérieure à 100 mg/m2
9 - Procédé d'emboutissage d'une tôle métallique, notamment d'acier, dans lequel on prépare ladite tôle par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 puis on emboutit à proprement parler ladite tôle pour la mettre en forme, caractérisé en ce que
- on effectue une seule dite opération de huilage avant la mise en forme, - l'intervalle de temps séparant ladite unique opération de huilage de l'opération d'emboutissage à proprement parler est supérieur à une journée
10 Procédé d'emboutissage selon la revendication 9 caractérisé en ce que ledit intervalle de temps est supérieur à un mois
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